膠體的電學(xué)性質(zhì)

關(guān)于膠體的電學(xué)性質(zhì)第1頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1電泳在外加電場(chǎng)作用下，分散相膠粒相對(duì)于靜止介質(zhì)作定向移動(dòng)的電動(dòng)現(xiàn)象。在電子顯微鏡下，恰像小蝌蚪在水中游動(dòng)的景象。2電滲在外加電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)相對(duì)于靜止的帶電固體表面做定向移動(dòng)的現(xiàn)象。固體可以是毛細(xì)管或多孔性濾板。3流動(dòng)電勢(shì)

在外力作用下，流體流過(guò)毛細(xì)管或多孔塞時(shí)，兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差。4沉降電勢(shì)在外力作用下，帶電膠粒作相對(duì)于相對(duì)于液相的運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。第2頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、膠體表面電荷的來(lái)源電動(dòng)現(xiàn)象表明膠粒在液體中是帶電的。電荷來(lái)源大致有：1、電離作用有些膠粒帶有可電離的基團(tuán)，則在分散介質(zhì)中電離而帶電。如丙烯酸酯乳液粒子帶負(fù)電：陰離子水分散聚丙烯酰胺膠粒帶負(fù)電：陽(yáng)離子淀粉膠粒帶正電：第3頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、離子吸附作用膠粒可通過(guò)對(duì)介質(zhì)中陰、陽(yáng)離子的不等量吸附而帶電。如：金屬氫氧化物通過(guò)吸附H+或OH-而帶正電荷或負(fù)電荷。判斷優(yōu)先吸附離子的規(guī)律有兩個(gè)：

（a）水化能力弱的離子易被優(yōu)先吸附。水化能力強(qiáng)的留在溶液中，通常陽(yáng)離子的水化能力比陰離子強(qiáng)，所以膠粒帶負(fù)電的可能性比較大。（b）Fajans規(guī)則：即能與膠粒組成離子形成不溶物的離子將優(yōu)先被吸附。如AgNO3與KI溶液反應(yīng)制備AgI膠體。當(dāng)AgNO3過(guò)量,膠粒將優(yōu)先吸附Ag+帶正電；當(dāng)KI過(guò)量，則優(yōu)先吸附I-而帶負(fù)電。第4頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三“電勢(shì)決定離子”：被吸附離子是膠粒表面電荷的來(lái)源，其溶液中的濃度直接影響膠粒的表面電勢(shì)。零電荷點(diǎn)（PZC）：當(dāng)膠粒表面凈電荷為零時(shí)，電勢(shì)決定離子的濃度。

3、離子的溶解作用離子型膠粒含有兩種電荷相反的離子，如果這兩種離子的溶解是不等量的，則膠粒表面上也可以帶上電荷。例：若直接將AgI分散于蒸餾水中時(shí)，膠粒表面將帶負(fù)電，水化能力較大的Ag+易溶解，而I-易滯留于膠粒表面。第5頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三4、晶格取代例：（1）粘土由鋁氧八面體和硅氧四面體的晶格組成。晶格中的Al3+、Si4+往往有一部分被低價(jià)的Mg2+或Ca2+取代（同晶置換），使粘土晶格帶負(fù)電。為保持體系的穩(wěn)定（電中性），粘土膠粒表面吸附一些正離子。例：（2）分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是硅氧四面體和鋁氧四面體，相當(dāng)于Al3+取代了—Si—中的Si4+，所以分子篩在水性體系中也帶負(fù)電。第6頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三5、摩擦帶電在非水介質(zhì)中（或非極性介質(zhì)），膠粒的電荷來(lái)源于分散相（膠粒）與分散介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)摩擦。第7頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、雙電層理論反離子概念：膠粒表面帶電時(shí)，由于整個(gè)分散體系是電中性的，為了維持體系的電中性，在分散介質(zhì)中必然存在與膠粒表面電荷數(shù)量相等而符號(hào)相反的離子。同離子概念：與固體表面帶電符號(hào)相同的離子。反離子兩種運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)：

(1)靜電吸附作用，向膠粒表面靠近；

(2)熱擴(kuò)散作用，使反離子向液相本體擴(kuò)散均勻分布。兩種趨勢(shì)的作用結(jié)果：達(dá)成平衡分布。越靠近膠粒表面的反離子濃度高，越遠(yuǎn)離界面的濃度低，直到某一距離處反離子與膠粒的同號(hào)離子濃度相等。第8頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三雙電層的Stern模型

雙電層：膠粒表面的電荷與周?chē)橘|(zhì)中的反離子電荷就構(gòu)成雙電層。表面電勢(shì)：帶電粒子表面與液體內(nèi)部的電勢(shì)差稱為粒子的表面電勢(shì)φ0關(guān)于雙電層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即電荷與電勢(shì)的分布有多種模型如：1879年，Helmholtz模型;1910~1913年，Gouy-Chapman模型;1924年，Stern模型。第9頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三Stern層：在膠體表面因靜電引力和vanderWaals引力而吸附的一層反離子，緊貼在膠體表面形成一個(gè)緊密固定的吸附層。Stern層的厚度有反離子的大小而定。Stern面：吸附反離子的中心構(gòu)成的面。Stern電勢(shì)：Stern平面與液體內(nèi)部的電勢(shì)差為Stern電勢(shì)?

δ

。在Stern層內(nèi)，電勢(shì)由膠體表面電勢(shì)?

0直線下降到?δ

。擴(kuò)散層:Stern層以外,反離子成擴(kuò)散態(tài)分布，擴(kuò)散層中的電勢(shì)呈曲線下降。第10頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三擴(kuò)散層中的電荷與電勢(shì)分布

采用Gouy-Chapman的處理方法。假設(shè)不存在Stern層，擴(kuò)散層從固體表面開(kāi)始?；瑒?dòng)面：在膠粒的固體表面中有一定數(shù)量的溶劑分子與它緊密結(jié)合；在電動(dòng)現(xiàn)象中，這些溶劑分子及其內(nèi)部的反離子與粒子將作為一個(gè)緊密的整體運(yùn)動(dòng)，由此固-液兩相產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)存在一個(gè)界面，稱為“滑動(dòng)面”?；瑒?dòng)面確切位置不詳，但一般認(rèn)為它在Stern層之外，并深入到擴(kuò)散層中。電動(dòng)電勢(shì)ζ：滑動(dòng)面上的電勢(shì)稱為電動(dòng)電勢(shì)ζ

或Zeta電勢(shì)第11頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三Gouy-Chapman模型假設(shè):

(1)膠粒平面是無(wú)限大平面，表面電荷分布均勻;(2)擴(kuò)散層中的反離子為點(diǎn)電荷，服從Boltzmann分布;(3)溶劑的介電常數(shù)到處相同。為了方便，假設(shè)溶液中只有一種對(duì)稱型電解質(zhì)，正、負(fù)離子價(jià)數(shù)相同Z.（1）電荷分布根據(jù)Boltzmann分布規(guī)律，距表面x且電勢(shì)為?處的正負(fù)離子濃度分別為：n+=n0exp（-ze?/kT)(1.42)n-=n0exp（+ze?/kT)n+:距表面x處單位體積中正離子的數(shù)；n0為體相離子濃度；k為Boltmann常數(shù)；e為一個(gè)電子的電量。第12頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三擴(kuò)散層中的離子分布：任一點(diǎn)的體積電荷密度ρ為：ρ=ze(n+-n-)=-2n0zesinh(ze

?/kT)(1.43)第13頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）電勢(shì)分布：可用Poisson方程描述：▽2?=-ρ/ε（1.44）式中：▽—Laplace算符，ρ：任一點(diǎn)的體積電荷密度；ε--介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)于平板粒子：d2

?/dx2=-ρ/ε(1.45)帶入公式（1.43）得d2?

/dx2=-2n0zesinh(ze

?

/kT)/ε（1.46）---------------------Piosson-Boltzmann方程第14頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三若?

0很低，ze?

0/kT《1時(shí)，sinh(ze

?

/kT)≈ze

?

/kT，則（1.46）變?yōu)閐2

?/dx2=k2?

（1.47）k=（2n0z2e2/εkT)1/2(1.48)(1.47)的解為：?=?

0e-kx

（1.49）說(shuō)明擴(kuò)散層中的電勢(shì)隨離表面的距離呈指數(shù)下降。下降的快慢由k的大小決定。k越大，下降越快。k是一個(gè)很重要的參數(shù)，其倒數(shù)具有長(zhǎng)度的單位。膠粒表面電荷密度σs=εК?

0第15頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三若把雙電層等效于平板電容器，則К-1相當(dāng)于平板電容器的板距，所以К-1稱為雙電層的厚度。

(cm)(1.51)

式中，ε-介質(zhì)的介電常數(shù)；k-Boltzman常數(shù)；T-絕對(duì)溫度,K;NA-Avogadro常數(shù);c-電解質(zhì)濃度,mol/L;z-離子價(jià)數(shù),e-一個(gè)電子的電量第16頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三可以想象：如果將雙電層視為彈性體，則K-1增加，彈性體之間排斥力增大，膠粒不易聚集。反之，則膠粒易于聚集。當(dāng)電解質(zhì)濃度或離子價(jià)數(shù)增加時(shí)，K-1減小，雙電層變薄，φ隨x下降變快，ζ電勢(shì)下降；所以電解質(zhì)濃度增加或反離子價(jià)數(shù)增加，ζ電位下降，帶電分散體系靜電穩(wěn)定性下降。在極稀的電解質(zhì)溶液中，c降低，K-1增加，雙電層厚度增加，ζ電位升高。T↓，雙電層變薄，ζ電位下降。例：（1）真溶液→膠體→結(jié)晶體(需T↓)

（2）有時(shí)需要破壞膠體，如鹵水（MgCl2）點(diǎn)豆腐第17頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、電動(dòng)電勢(shì)測(cè)定1電動(dòng)電勢(shì)ζ的測(cè)定方法（1）電泳、（2）電滲、（3）流動(dòng)電勢(shì)第18頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三(1)電泳法主要有U型管法和微電泳法

U型管法：物化實(shí)驗(yàn)，濃度可高一些;

微電泳法：低濃度下，如ZetaSizer3000電位粒度儀

電泳法原理：在一定電場(chǎng)強(qiáng)度E下，測(cè)定膠粒的移動(dòng)速度v。我們把單位電場(chǎng)強(qiáng)度下的電泳速度稱為電泳淌度u

u=ν/E(1.57)半徑為a的不導(dǎo)電的球形膠粒，u與ζ的關(guān)系為:

u=Cζε/η(1.58)η—介質(zhì)粘度；ε—介電常數(shù);C--常數(shù)，與粒子大小和形狀有關(guān)第19頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三當(dāng)Кa<0.1時(shí)，膠?？醋鼽c(diǎn)電荷，C=1/1.5，則:u=ζε/1.5ηHückel方程（1.59）當(dāng)Кa>100時(shí)，膠?？醋髌桨?，C=1，那么

u=ζε/ηSmoluckowski方程（1.60）當(dāng)0.1<Кa<100時(shí)，C太復(fù)雜，不易確定實(shí)際測(cè)定時(shí)，可調(diào)節(jié)К值，使Кa符合前兩個(gè)極限條件。根據(jù)粒子向電極移動(dòng)的方向，可判斷粒子所帶電荷的符號(hào)。第20頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三通過(guò)測(cè)定在一定電場(chǎng)強(qiáng)度E下，介質(zhì)相對(duì)于固定不動(dòng)的毛細(xì)管（或多孔塞）的體積流速Q(mào)求算ζ(2)電滲法（利用電滲原理）Q與ζ電勢(shì)的關(guān)系：Q=v∞A=ζEεA/η

（1.61）v∞：介質(zhì)的線流速；A：多孔塞的有效面積；AE=I/L0(1.62)I為流過(guò)介質(zhì)的電流強(qiáng)度；L0為液體的電導(dǎo)率。代入（1.61）得Q=ζEε/(ηL0)(1.63)只要測(cè)出體積流速、電導(dǎo)率和電流強(qiáng)度即可求出ζ第21頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三(3)流動(dòng)電勢(shì)法原理：在一定壓力P下，使介質(zhì)通過(guò)多孔塞或毛細(xì)管，檢測(cè)多孔塞或毛細(xì)管兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差即為流動(dòng)電勢(shì)Es。通過(guò)Es即可求出ζEs/P=ζε/(ηL0)（1.64）適用條件：毛細(xì)管半徑大于雙電層厚度。第22頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.4膠體的穩(wěn)定性

溶膠是高度分散的多相體系，具有很大的比表面積，表面能較高，這些粒子有自動(dòng)聚結(jié)借以降低體系自由能的趨勢(shì)。這種粒子間相互聚結(jié)（或聚集）而降低其界面能的趨勢(shì)，稱之為聚結(jié)不穩(wěn)定性。另一方面，由于粒子很小，強(qiáng)烈的Brown運(yùn)動(dòng)可以阻止其在重力場(chǎng)中的沉降，所以溶膠具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。穩(wěn)定的溶膠必須同時(shí)具備聚結(jié)穩(wěn)定性（更為重要）和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。一旦失去聚結(jié)穩(wěn)定性，粒子相互聚結(jié)變大，最終將導(dǎo)致失去動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。第23頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三無(wú)機(jī)電解質(zhì)和高分子都能對(duì)溶膠的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。關(guān)于膠體的不穩(wěn)定現(xiàn)象，有兩個(gè)名詞須加以區(qū)分：聚沉作用：無(wú)機(jī)電解質(zhì)使溶膠沉淀的作用。例如，華東師范大學(xué)陳邦林教授在黃浦江邊的一個(gè)小河里撒了一把鹽，就堵住了一個(gè)決口；

絮凝作用：高分子使溶膠沉淀的作用。例如:陽(yáng)離子PAM可使污水絮凝沉降。第24頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、聚沉作用當(dāng)膠粒帶有電荷時(shí)，從雙電層模型結(jié)構(gòu)可知：膠粒周?chē)请x子氛（反離子氛圍）當(dāng)膠粒相互靠近時(shí)，反離子氛圍之間首先發(fā)生重疊，同性電荷相斥，靜電斥力將阻止膠粒的聚集，所以會(huì)具有一定的聚結(jié)穩(wěn)定性第25頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三前面我們講過(guò)，在很稀的電解質(zhì)溶液中，由于反離子濃度較小，雙電層厚度較大，滑動(dòng)面上的ζ電位和Stern電勢(shì)ψ8都較大。尤其是ζ電位代表了膠體顆粒及周?chē)x子氛整體運(yùn)動(dòng)時(shí)的單元界面—滑動(dòng)面上的電勢(shì)。此時(shí)ζ電位較大，說(shuō)明膠粒整體運(yùn)動(dòng)單元的電性較強(qiáng)，靜電斥力較大，靜電穩(wěn)定性較高，聚結(jié)穩(wěn)定性較高。但是，當(dāng)向膠體體系中加入無(wú)機(jī)電解質(zhì)時(shí)，“反號(hào)”離子濃度增大，相應(yīng)的擴(kuò)散層厚度減小，進(jìn)而使得雙電層厚度減小，滑動(dòng)面上的ζ電位降低，電性減弱，導(dǎo)致膠體顆粒之間的靜電斥力減小，最終將使膠體體系失去聚結(jié)穩(wěn)定性，即發(fā)生聚沉作用。第26頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三例、東營(yíng)河口區(qū)的黃河入?？诿磕暝黾哟罅康年懙?；

第27頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三聚沉值：表征電解質(zhì)聚沉能力的參數(shù)，是指在規(guī)定條件下使膠體聚沉所需電解質(zhì)的最低濃度，以

mmol/L為單位。聚沉作用及聚沉值的規(guī)律（從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)）（1）Schulze-Hardy規(guī)則

起聚沉作用的主要是反離子，反離子價(jià)數(shù)越高，聚沉效率也越高。對(duì)于給定膠體體系而言，如果反離子為一、二、三價(jià)的電解質(zhì)，聚沉值分別是25～150、0.5～2和0.01～0.1mmol/L之間，即聚沉值間的比例大體為：1/16：1/26：1/36（或1:0.16:0.0013）。那么：聚沉值大體上與反離子價(jià)數(shù)的六次方成反比。第28頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三Schulze-Hardy規(guī)則：起聚沉作用的主要是反離子，反離子價(jià)數(shù)越高，聚沉效率也越高。相同價(jià)數(shù)的反離子聚沉值順序?yàn)椋海ㄉ杂胁町悾?/p>

Li+>Na+>K+>NH+4>Rb+>Cs+Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+SCN->I-<NO3->Br->Cl->F->Ac->1/2SO42+Schulze-Hardy規(guī)則只適用于惰性電解質(zhì)。第29頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）同號(hào)離子的影響一些同號(hào)離子，對(duì)溶膠有穩(wěn)定作用，特別是高價(jià)離子或有機(jī)離子，在膠粒表面特性吸附后，可降低反離子的聚沉作用，即對(duì)溶膠有穩(wěn)定作用。例：As2S2負(fù)電溶膠，電解質(zhì)KCl的聚沉值是49.5，甲酸鉀85，乙酸鉀為110，檸檬酸鉀是240

再例：陽(yáng)離子PAM膠體可抗Ca2+、Mg2+離子，硬度高的水無(wú)法破壞陽(yáng)離子PAM穩(wěn)定性

第30頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三在一些特殊情況下，會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象：少量的電解質(zhì)使溶膠聚沉，電解質(zhì)濃度升高使沉淀又重新分散成溶膠；濃度再高時(shí)，又使溶膠聚沉，這種現(xiàn)象稱為不規(guī)則聚沉。多發(fā)生在聚沉劑含有高價(jià)反離子或有機(jī)反離子的情況下。（3）不規(guī)則聚沉第31頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三如圖所示：當(dāng)ζ電位絕對(duì)值低于臨界值（一般30mV左右），溶膠聚沉，高于此值，體系穩(wěn)定。解釋：電解質(zhì)濃度超過(guò)聚沉值時(shí)溶膠聚沉，ζ電位降至零附近。電解質(zhì)濃度繼續(xù)增大時(shí)，膠粒質(zhì)點(diǎn)會(huì)吸附過(guò)量的高價(jià)或大離子而重新帶電，溶膠重新又穩(wěn)定，但此時(shí)所帶電荷與原來(lái)相反。再加入電解質(zhì)，由于與新質(zhì)點(diǎn)持相反電荷的離子作用，溶膠又聚沉。第32頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三（4）溶膠的相互聚沉當(dāng)兩種電性相反的溶膠混合時(shí)可發(fā)生相互聚沉作用。聚沉的程度與兩種膠體的性質(zhì)和比例有關(guān)，在等電點(diǎn)附近聚沉最完全，比例相差很大時(shí)，部分聚沉或不發(fā)生聚沉。相互聚沉的原因可能有兩種：一是異性電荷相互中和；二是兩種膠體的穩(wěn)定劑相互作用形成沉淀，從而破壞體系的穩(wěn)定性，因此溶膠聚沉。第33頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三（5）Burton-Bishop規(guī)則溶膠的濃度影響著電解質(zhì)的聚沉值。溶膠稀釋時(shí)，一價(jià)反離子電解質(zhì)的聚沉值增加二價(jià)反離子電解質(zhì)的聚沉值不變?nèi)齼r(jià)反離子電解質(zhì)的聚沉值降低這個(gè)規(guī)律稱為Burton-Bishop規(guī)則第34頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、DLVO理論

膠體粒子之間存在著VanderWaals吸引作用，同時(shí)它們?cè)谙嗷タ拷鼤r(shí)又存在雙電層之間的排斥作用，膠體的穩(wěn)定性就取決于這種吸引與排斥作用的相對(duì)大小。二十世紀(jì)四十年代，前蘇聯(lián)學(xué)者Derjaguin、Landau與荷蘭學(xué)者Verwey、Overbeek分別獨(dú)立的提出了關(guān)于各種形狀膠粒之間的吸引能與雙電子層排斥能的計(jì)算方法，并據(jù)此對(duì)溶膠的穩(wěn)定性進(jìn)行了定量處理。這就是DLVO理論，它所涉及的是膠體穩(wěn)定性問(wèn)題。第35頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1膠粒間的VanderWaals引力勢(shì)能

分子間的VanderWaals引力包括：（a）Debye引力（誘導(dǎo)力）：永久偶極子與誘導(dǎo)偶極子間的相互作用（b）Keesom引力（偶極力）：兩個(gè)永久偶極子之間的相互作用（c）London引力（色散力）：兩個(gè)誘導(dǎo)偶極子之間的相互作用這三種引力的總和之大小與分子間的距離的六次方成反比。除了少數(shù)的極性分子之外，對(duì)于大多數(shù)分子，色散力占支配地位。第36頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三雙電子層的斥力勢(shì)能

前面講過(guò)，在帶電膠粒的周?chē)尚纬呻p電子層。

兩個(gè)等同球形粒子的VanderWaals引力勢(shì)能：

VA=-Aa/12H(1.65)a----球形半徑,H----兩球距離,A----Hamaker常數(shù)

Hamaker常數(shù)A與粒子性質(zhì)有關(guān)，一般在10-19~10-20J之間第37頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三當(dāng)兩個(gè)顆粒的雙電層發(fā)生重疊時(shí)，擴(kuò)散層中的反離子濃度增大，破壞了反離子的平衡分布，引起雙電層之間的相互排斥作用，即所謂膠粒之間的靜電排斥作用，這種靜電斥力的大小與粒子形狀有關(guān)。

兩等同球形粒子間的斥力勢(shì)能：

(1.70)Κ-1---雙電子層厚度,a---球半徑,H---兩球距離

k---Boltzmann常數(shù)，n0---體相離子濃度

(1.69)第38頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三3膠粒間的總相互作用勢(shì)能V是引力勢(shì)能VA和斥力勢(shì)能VR之和

V=VA+VR當(dāng)粒子間距很大時(shí)，V為零；當(dāng)粒子靠近時(shí)，VA起先作用，V為負(fù)值；隨距離縮短，VR

逐漸大于VA，此時(shí)V為正值，形成第二極小值；但靠近到一定距離后，VA又大于VR。當(dāng)膠粒相距很近時(shí)，電子云相互作用產(chǎn)生Born斥力，V急劇上升，形成第一極小值。勢(shì)壘的大小是膠體穩(wěn)定的關(guān)鍵點(diǎn)，一般勢(shì)壘>15KT時(shí)，穩(wěn)定。（熱運(yùn)動(dòng)無(wú)法克服這一勢(shì)壘）當(dāng)粒子落入第一極小值時(shí)，聚沉，沉淀密實(shí)；當(dāng)粒子落入第二極小值時(shí)，沉淀結(jié)構(gòu)疏松，外界條件稍有變化，即破壞結(jié)構(gòu)，稱:觸變形，剪切稀釋性。第39頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三勢(shì)能曲線圖：第40頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三4臨界聚沉濃度

將勢(shì)壘值變?yōu)榱愕碾娊赓|(zhì)濃度稱為臨界聚沉濃度(根據(jù)DLVO理論推出)z----離子價(jià)數(shù)Schulze-Hardy經(jīng)驗(yàn)規(guī)則與DLVO理論相符第41頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.4.3高分子的穩(wěn)定和絮凝作用1.4.3.1空間穩(wěn)定作用帶有高分子吸附層的膠粒相互接近時(shí)，吸附層重疊會(huì)產(chǎn)生一種新的（斥力）排斥作用，這種斥力勢(shì)能可以阻止膠粒的聚集，從而使膠體體系穩(wěn)定，這種穩(wěn)定作用稱為空間穩(wěn)定作用，產(chǎn)生的膠粒間的總相互作用勢(shì)能V=VA+VR+VS第42頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三吸附高分子對(duì)分散體系穩(wěn)定作用示意圖第43頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1空間穩(wěn)定作用機(jī)理（兩個(gè)）

（1）體積限制效應(yīng)兩粒子的高分子吸附層相互接觸時(shí)被壓縮，壓縮后高分子鏈可能采取的構(gòu)型數(shù)減少，構(gòu)型熵降低。熵的降低引起自由能增加，從而產(chǎn)生斥力勢(shì)能。（2）滲透壓效應(yīng)當(dāng)兩高分子吸附層重疊時(shí)可以相互穿透。重疊區(qū)高分子濃度增高，當(dāng)溶劑為良溶劑時(shí)，因有滲透壓而產(chǎn)生斥力勢(shì)能。當(dāng)溶劑為不良溶劑時(shí)，可產(chǎn)生引力勢(shì)能。第44頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三2影響空間穩(wěn)定作用的因素（1）高分子結(jié)構(gòu)嵌段共聚物，接枝共聚物（2）高分子的分子量和濃度 （3）溶劑第45頁(yè)，講稿共52頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.4.3.2絮凝作用（高分子的）定義：在溶液中加入極少量的可溶性高分子化合物，可導(dǎo)致溶膠迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮狀，這種作用稱為絮凝作用。分類：無(wú)機(jī)：PAC(聚鋁